Die im Jahr 2040 in Deutschland als auch in Großbritannien aufgrund des Ausbaus von Wind- und Solarenergie benötigte Backup-Kapazität wird in etwa auf dem heutigen Niveau liegen. Das bedeutet, dass im Jahr 2040 rund 70 GW in Großbritannien und 97 GW in Deutschland an regelbarer Leistung (Kraftwerke, Speicher, flexible Nachfrage, Verbindungsleitungen) benötigt werden, um die Spitzennachfrage in Zeiten geringer Wind- und Solarenergie zu decken. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, die Bloomberg New Energy im Auftrag des Energiemanagement-Spezialisten Eaton in Partnerschaft mit der Renewable Energy Association durchgeführt hat.
Diese Backup-Kapazität werde jedoch immer seltener genutzt. Die durchschnittliche Auslastung der Kraftwerksleistung abzüglich Wind und Photovoltaikanlagen sinke sowohl in Großbritannien als auch in Deutschland von etwa 50 Prozent im Jahr 2017 auf etwa 30 Prozent im Jahr 2040. Das schadet der Studie zufolge der Wirtschaftlichkeit bestimmter Anlagen, vor allem Gas- und Dampfturbinenkraftwerken aber auch Kohlekraftwerken in Deutschland.
Zwei Wendepunkte führen zu Boom bei Wind- und Solarenergie
Die Studie stützt sich auf den New Energy Outlook 2017 von BNEF und zeigt anhand von Daten aus diesem Bericht die wirtschaftlichen Wendepunkte auf, die zu einem beschleunigten Einsatz erneuerbarer Energien führen werden – und wie das Stromsystem voraussichtlich in den Jahren 2030 und 2040 aussehen wird. Bereits heute haben wir der Studie zufolge in den meisten europäischen Ländern den ersten Wendepunkt erreicht: Wind und Solarenergie sind die billigsten Formen der Stromerzeugung. Die mit diesen beiden Technologien erzeugte Energie ist bereits heute günstiger als die aus neuen Gas- oder Kohlekraftwerken. Ende der 2020er Jahre wird der zweite Wendepunkt erreicht: Die Erzeugungskosten neuer Wind- und Photovoltaikanlagen wird unter den Kosten bestehender Gas- und Kohlekraftwerke liegen.
Variable erneuerbare Energieträger decken der Studie zufolge derzeit selten mehr als 25 Prozent des stündlichen Strombedarfs in Großbritannien und 37 Prozent in Deutschland. Im Jahr 2040 wird Strom aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen über die Hälfte des Jahres mehr als 55 Prozent der stündlichen Stromnachfrage in Großbritannien und 65 Prozent in Deutschland decken. Allein die Wind- und Solarenergie könnte mit zunehmender Häufigkeit die Gesamtnachfrage in Großbritannien und Deutschland übersteigen. Dies ist insbesondere in Deutschland im Sommer aufgrund des stärkeren Ausbaus von Photovoltaikanlagen wichtig.
Bis 2030 kaum Überschüsse in Deutschland und Großbritannien
Bis 2030 muss folglich noch kaum Leistung abgeregelt oder „verschwendet“ werden. In Großbritannien seien es weniger als ein Prozent und in Deutschland weniger als drei Prozent der Stromerzeugung.
Bis 2040 rechnet Bloomberg jedoch mit einem Anstieg auf drei Prozent in Großbritannien und 16 Prozent in Deutschland. In Großbritannien entspreche der Überschuss von drei Prozent 750 Stunden (das ist umgerechnet etwa ein Monat), in Deutschland übersteigt die Produktionsmenge die Stromnachfrage für 2.300 Stunden. Allerdings kann der Überschuss durch eine Flexibilisierung der Stromnachfrage oder Stromspeicher kompensiert werden.
Batterien und flexible Nachfrage gleichen kurzfristige Schwankungen aus
Dabei muss zwischen kurzfristigen und saisonalen Schwankungen in der Stromerzeugung unterschieden werden. Batteriespeichertechnologien und die flexible Nachfrage bieten gute Möglichkeiten, um kurzfristige Schwankungen in der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien zu lösen, beispielsweise indem sie Energie innerhalb eines Tages von einer Stunde auf eine andere oder Energie innerhalb einer Woche von einem Tag auf den anderen verlagern. Diese Technologien sind jedoch nicht gut geeignet, für Wochen und Monate Stromreserven bereitzustellen, wenn die Wind- und Solarressourcen nicht ausreichen, um die Nachfrage zu decken.
Um längerfristige Versorgungslücken zu schließen, sind abrufbare und möglichst flexible Quellen erforderlich. Das ist derzeit nur mit Pumpspeicherkraftwerken, Hochspannungsleitungen zwischen Ländern und Gaskraftwerken wirtschaftlich möglich. Andere Technologien wie die Wasserstoffspeicherung würden der Studie zufolge eine erhebliche Kostenreduktion erfordern, um sie wirtschaftlich einsetzen zu können.
Pumpspeicher, Hochspannungsleitungen und Gaskraftwerke für längerfristige Lücken
Doch selbst bei einem Anteil der Wind – und Solarenergie von ca. 50 Prozent an der Stromerzeugung sind die Möglichkeiten und der Bedarf an Saisonalspeicher begrenzt. Die Kurzzeitspeicherung bietet den größten Teil der Flexibilität, die das Sys tem bei dieser Wind – und Sonneneinstrahlung benötigt.
Dank der norwegischen und schwedischen Wasserkraft verfügen die nordischen Länder jedoch über die erforderlichen flexiblen Ressourcen, um variable erneuerbaren Energieträger in das Stromsystem zu integrieren. Darüber hinaus bietet die Wasserkraft sogar einen Flexibilitätsüberschuss. Somit bietet sich die Möglichkeit für eine stärkere Vernetzung mit anderen europäischen Ländern wie Großbritannien und Deutschland, sodass die nordische Wasserkraft zusätzliche Flexibilität für jene Märkte bieten kann, in denen die Stromerzeugung durch Wind- und Solarenergie einen weitaus höheren Anteil an der Gesamtstromproduktion erreicht.
Die Studie „Flexibilitätslücken in zukünftigen Stromsystemen mit hohem Anteil erneuerbarer Energien in Großbritannien, Deutschland und Skandinavien“ kann bei Eaton unter der E-Mail-Adresse veragrishchenko∂eaton.com angefordert werden.
